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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte, insbesondere betrifft sie
ein Verfahren, in dem in einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte
unter Verwendung eines Lasers leicht ein Durchgangsloch gebildet
wird, wobei die Haftung zwischen einem äußeren Leiter aus plattiertem
Kupfer (einer Kupferschicht) und einem isolierenden Harz (einer
warmaushärtenden Harzschicht),
welche zwischen dem äußeren Leiter
und dem inneren Leiter vorliegt, wie in dem Oberbegriff von Anspruch
1 beschrieben, verbessert ist. Ein derartiges Verfahren ist aus
A. Kestenbaum el al.: "Laser
drilling of microvias in epoxy-glass printed circuit boards" IEEE TRANSACTIONS
ON COMPONENTS, HYBRIDS, AND MANUFACTURING TECHNOLOGY., Vol. 13,
No. 4. Dezember 1990, Seiten 1055–1062, XP000176849 New York,
USA, bekannt.
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Hintergrund der Erfindung
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Da
elektronische Geräte
mit höherer
Leistung kleiner und leichter werden, ist es notwendig, die Breite von
Leitungen und den Durchmesser von Durchgangslöchern, welche die Schichten
in mehrschichtigen gedruckten Leiterplatten verbinden, zu reduzieren.
Es ist extrem schwierig, mechanisches Bohren zur Bildung von Löchern unter
etwa 200 μm
Durchmesser zu verwenden; zur Erzeugung solcher kleinen Löcher werden Laser
verwendet.
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Ein
Kohlenstoffdioxidlaser kann Löcher
mit hoher Geschwindigkeit in organischen Substanzen, wie Epoxidharz
und Polyimidharz, erzeugen. Derartige Laser werden allgemein bei
der Herstellung gedruckter Leiterplatten verwendet. Jedoch ist das
Ausbilden von Löchern
in dicker Kupferfolie schwierig, da die Kupferfolie den Laserstrahl
reflektiert. Um dieses Problem zu lösen, wird, wie in der Japanischen
Patentveröffentli chung Nr.
4-3676 vorgeschlagen, ein Loch durch die Kupferfolie geätzt, welches
den gleichen Durchmesser wie das zu erzeugende Durchgangsloch aufweist.
Dann wird der Laserstrahl verwendet, um das Loch durch das organische
Substrat zu bilden, wobei der Durchmesser des Strahls größer ist
als der des Durchgangslochs.
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Da
es in dem Verfahren der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-3676 notwendig
ist, ein Loch mit dem gleichen Durchmesser durch die Kupferfolie
zu ätzen
und anschließend
mit dem Laserstrahl zu bestrahlen, um das Durchgangsloch zu bilden,
muss das Ätzen
zweimal durchgeführt
werden, d.h. zunächst
zur Bildung des Durchgangslochs in der Kupferfolie und danach zur
Bildung des Leitermusters. Das wiederholte Ätzen in einem derartigen Verfahren
führt zu
einem beträchtlichen
Verlust der Produktivität.
Dies ist vergleichbar mit der Anwendung konventionellen mechanischen
Bohrens, bei dem das Ätzen
lediglich einmal durchgeführt wird,
nämlich
zur Bildung des Leitermusters. Außerdem ist es nicht leicht,
ein Loch derart in einen äußeren Leiter
zu ätzen,
dass das Loch mit der inneren Kontaktfläche fluchtet, da eine äußerst akkurate
Ausrichtung erforderlich ist.
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In
einem anderen Verfahren werden die Oberflächen einer inneren isolierenden
Trennplatte, welche innere Leitermuster aufweist, mit einem isolierenden
Harz beschichtet, Löcher
in dem Harz durch Laserstrahlen erzeugt und dann die Harzoberflächen direkt
mit Kupfer plattiert, um eine äußere Kupferschicht
zu bilden. Dabei wird lediglich eine einzige Kupferschicht abgelagert.
In diesem Verfahren ist es jedoch notwendig, die Oberflächen der
isolierenden Harzschichten, die durch Auftragen des isolierenden
Harzes gebildet werden, aufzurauen, um eine ausreichende Haftfestigkeit
zwischen dem plattierten Kupfer und der isolierenden Harzschicht
zu erhalten. Das Aufrauen der isolierenden Harzoberflächen kann
jedoch oftmals keine ausreichende Haftfestigkeit zwischen der Kupferschicht
und der isolierenden Harzschicht liefern.
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Die
vorliegende Erfindung löst
die obigen Probleme aus dem Stand der Technik und stellt ein Verfahren
zur Herstellung mehrschichtiger gedruckter Leiterplatten zur Verfügung, in
dem Durchgangslöcher
leicht mit einem Laser gebildet werden, und die Haftung zwischen
dem äußeren Leitermuster,
welches von der plattierten Kupferschicht gebildet wird, und der
isolierenden Harzschicht zwischen dem äußeren Leitermuster und dem
inneren Leitermuster verbessert ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Durch
umfassende Studien der Erfinder betreffend die oben genannten Probleme
des Standes der Technik stellte sich heraus, dass durch ein Verfahren
zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gemäß Anspruch
1 ein Loch schnell in der äußeren Kupferschicht
und der isolierenden Harzschicht gebildet werden kann, ohne das
innere Leitermuster zu beschädigen.
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Spezifische
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergeben sich aus den Ansprüchen
2 bis 7.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 zeigt
die Stufen (i)–(v)
eines Flächen-Galvanisierungsverfahrens
zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 zeigt
die Stufen (i)–(vi)
eines Leiterbild-Galvanisierungsverfahrens oder Semi-Additivverfahrens zur
Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Beschreibung beispielhafter
Ausführungsformen
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Im
Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen
gedruckten Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
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1 zeigt
die Stufen eines Flächen-Galvanisierungsverfahrens
zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung. 2 zeigt die Stufen eines Leiterbild-Galvanisierungsverfahrens
zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.
In diesen 1 und 2 sind eine
Kupferfolie 1, eine isolierende Harzschicht 2,
ein inneres Leitermuster (Stromkreis) 3, eine innere Harzschicht 4,
ein (Durchgangs-)Loch 5, eine äußere Kupferschicht 6, ein äußeres Leitermuster
(Stromkreis) 7, ein Ätzresistmuster 8 und
eine Kontaktfläche 9 dargestellt.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung mehrschichtiger gedruckter Leiterplatten wird zunächst eine
mehrschichtige Platte (a) hergestellt, indem ein innerer Kern, der
ein inneres Leitermuster 3 umfasst, und eine äußere Schicht
aus Kupferfolie 1 mit einer organischen isolierenden Schicht 2 zwischen
dem inneren Leitermuster und der äußeren Schicht aus Kupferfolie
laminiert werden (siehe 1(i)). Der
in 1(i) dargestellte innere Kern umfasst
zwei innere Leitermuster 3 und eine innere Harzschicht 4.
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Die
Laminierung des inneren Kerns, welcher das innere Leitermuster 3 umfasst,
und der äußeren Schicht
aus Kupferfolie 1 mit der isolierenden Harzschicht 1 wird
beispielsweise durch folgendes Verfahren durchgeführt.
- 1) Ein warmaushärtender Harzlack wird auf eine
Oberfläche
einer äußeren Schicht
einer ultradünnen
Kupferfolie, die von einem Träger
getragen wird (ein Trägerteil),
aufgetragen, wobei die äußere Schicht
aus ultradünner
Kupferfolie, die eine Dicke von nicht mehr als 7 μm, bevorzugt
nicht mehr als 4 μm,
und nicht mehr als einem Fünftel
der Dicke des inneren Leitermusters aufweist, auf den Träger (beispielsweise
eine Trägermetallfolie),
welcher eine organische Trennschicht aufweist, laminiert wird, um
die warmaushärtende Harzschicht (isolierende
Harzschicht) 2 zu bilden. Dann wird die warmaushärtende Harzschicht 2 für 5–20 Minuten
auf eine Temperatur von 140–150°C bis zu
einem halb gehärteten
Zustand (B-Stadium) erhitzt, um eine Verbundkupferfolie herzustellen.
Als Basispolymeres des warmaushärtenden
Harzlackes kann beispielsweise Epoxidharz (beispielsweise Epicote
1001, hergestellt von Yuka Shell Co., Ltd.) und Ähnliches verwendet werden.
Bei dem warmaushärtenden
Harzlack zur Bildung der warmaushärtenden Harzschicht 2 kann
es sich um eine Epoxidharzzusammensetzung handeln, welche das Epoxidharz,
Dicyandiamid als Härtungsmittel,
einen Härtungsbeschleuniger
(beispielsweise 2E4MZ, hergestellt von Shikoku Kasei Co., Ltd.)
und Methylethylketon als Lösungsmittel
enthält.
Die Epoxidharzzusammensetzung kann durch geeignetes Mischen der
obigen Komponenten hergestellt werden. Alternativ kann als warmaushärtende Harzschicht
ein Prepreg, hergestellt durch Imprägnieren einer Fasermatrix,
wie Glasfasergewebe, Aramidpapier oder Ähnlichem, mit einem warmaushärtenden
Harz, oder eine warmaushärtende
Harzfolie verwendet werden. Die Dicke der warmaushärtenden
Harzschicht 2 liegt bevorzugt in einem Bereich von 20–200 μm. Wenn die
warmaushärtende
Harzschicht 2 dünner
als 20 μm
ist, können
keine ausreichende Isolation und Haftfestigkeit zwischen den Schichten
erreicht werden. Wenn die warmaushärtende Harzschicht 2 dicker als
200 μm ist,
ist es schwierig, ein Loch mit einem kleinen Durchmesser auszubilden.
Die
beschichtete Verbundkupferfolie mit der warmaushärtenden Harzschicht 2 in
dem halb gehärteten
Zustand wird auf eine oder beide der gegenüberliegenden Oberflächen des
inneren Kerns derart aufgetragen, dass die Harzseite der Verbundkupferfolie
als Haftungsfläche
verwendet wird; dann wird unter Erwärmen und Pressen bei einer
Temperatur von etwa 150–200°C laminiert.
Als
Nächstes
wird von der so erhaltenen mehrschichtigen Platte der Träger entfernt,
beispielsweise durch Abziehen oder Ätzen, wodurch eine mehrschichtige
Platte (a) wie in 1(i) dargestellt,
erhalten wird.
- 2) Alternativ kann die mehrschichtige Platte in 1(i) hergestellt
werden, indem das warmaushärtende Harz
auf die äußere Schicht
aus Kupferfolie ohne einen Träger
auf die gleiche Weise wie oben beschrieben aufgetragen wird, wobei
die Kupferfolie eine Dicke von nicht weniger als 7 μm aufweist,
die Kupferfolie auf eine oder beide gegenüberliegende Oberflächen des
inneren Kerns laminiert wird, anschließend heiß gepresst wird und dann die
Kupferfolie teilweise durch Ätzen
aufgelöst
wird, um die Dicke der äußeren Schicht aus
Kupferfolie auf 7 μm
oder weniger und auf nicht mehr als ein Fünftel der Dicke des inneren
Leitermusters zu reduzieren.
- 3) Die mehrschichtige Platte in 1(i) kann
ebenso hergestellt werden, indem das warmaushärtende Harz auf eine äußere Schicht
aus Kupferfolie mit einem Träger
auf die gleiche Weise wie oben beschrieben aufgetragen wird, wobei
die Kupferfolie eine Dicke von nicht mehr als 7 μm aufweist, die Kupferfolie
auf eine oder beide gegenüberliegende
Oberflächen
des inneren Kerns laminiert wird, anschließend heiß gepresst wird, der Träger durch Ätzen oder
Abziehen entfernt wird, und dann teilweise durch Ätzen aufgelöst wird, um
die Dicke der äußeren Schicht
aus Kupferfolie auf 7 μm
oder weniger und nicht mehr als ein Fünftel der Dicke des inneren
Leitermusters zu reduzieren.
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Obwohl
ultradünne
Kupferfolie mit einer Dicke von 7 μm oder weniger ohne Verwendung
eines Trägers verwendet
werden kann, ist es schwierig, die Kupferfolie zu handhaben, ohne
Runzeln oder Falten zu erzeugen. Ebenso ist es im allgemeinen schwierig,
eine ultradünne
Kupferfolie ohne Träger
zu erhalten, wenn die Folie eine Dicke von 7 μm oder weniger aufweist.
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In
der vorliegenden Erfindung sollte die Dicke der Kupferfolie für die äußere Schicht
nicht mehr als 7 μm
und nicht mehr als ein Fünftel
der Dicke des inneren Leitermusters betragen. Wenn die Dicke der
Kupferfolie, die als äußere Schicht
verwendet wird, ein Fünftel
des inneren Leitermusters übersteigt,
werden nicht nur die isolierende Harzschicht, sondern ebenso das
innere Leitermuster beschädigt,
wenn mit einem Laserstrahl, insbesondere einem Kohlendioxidlaserstrahl,
gleichzeitig in der äußeren Schicht
aus Kupferfolie und der isolierenden Harzschicht ein Loch erzeugt
wird. Wenn die Dicke der Kupferfolie 7 μm übersteigt, werden während der
Bestrahlung mit dem Laserstrahl viele Formgrate in der äußeren Schicht
aus Kupferfolie erzeugt, was zu einer instabilen Lochform führt.
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Wenn
die Dicke der äußeren Schicht
aus Kupferfolie erhöht
wird, muss die Energie des Lasers zur Bildung eines Lochs erhöht werden.
Die erhöhte
Energiezufuhr führt
zu einer Temperaturerhöhung.
Im Ergebnis kann das Harz zwischen der äußeren Schicht aus Kupferfolie
und dem inneren Leitermuster schwer beschädigt werden. Es ist möglich, die
Dicke der inneren Leitermuster zu erhöhen, um Wärme zu streuen; wenn jedoch
die inneren Leitermuster eine Dicke über 35 μm aufweisen, wird, wenn die
Dicke der äußeren Schicht aus
Kupferfolie 7 μm übersteigt,
die auf das Harz übertragene
Energie zu hoch, wodurch die Peripherie des Loches anschwillt. Dieses
Anschwellen wird durch Schmelzen und thermische Zersetzung des Harzes
verursacht und ist nicht wünschenswert,
da dies ein Grund sein kann, die gedruckte Leiterplatte zurückzuweisen. Aus
diesem Grund sollte die Dicke der äußeren Schicht aus Kupferfolie
nicht mehr als 7 μm
und nicht mehr als ein Fünftel
der Dicke der inneren Stromkreise betragen.
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Als
isolierende Harzschicht zum Verbinden des inneren Leitermusters
und der äußeren Schicht
aus Kupferfolie können
beispielsweise Epoxid-imprägniertes
Aramidpapier (z.B. "Thermount", hergestellt von Dupont
Co., Ltd.), Epoxidharz-Klebefolie (z.B. "AS3000", hergestellt von Hitachi Kasei Co.,
Ltd.) oder Ähnliches verwendet
werden.
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Die
beschichtete Verbundkupferfolie, welche durch Auftragen eines Harzes
auf die Kupferfolie des Komposits hergestellt wird, kann wie oben
beschrieben verwendet werden. Als Harz können verschiedene warmaushärtende Harze,
wie Epoxy-, Polyimid-, Polyphenylenether-, BT-Harz und Ähnliches
verwendet werden. Für
mehrschichtige gedruckte Leiterplatten zur allgemeinen Verwendung
ist Epoxidharz in Anbetracht sowohl der Kosten als auch der Leistung
am geeignetesten.
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Als
innere Harzschicht 4 in der vorliegenden Erfindung können verschiedene
Typen isolierender Schichten verwendet werden, wie beispielsweise
Glas-Epoxid-, Glas-Polyimid-, Glas-Polyester-, Aramid-Epoxid-Komposits
und Ähnliche.
Es ist notwendig, dass das innere Leitermuster des inneren Kerns,
auf den die äußere Schicht
aus Kupferfolie mit dem Harz laminiert wird, eine Dicke von nicht
weniger als dem Fünffachen der äußeren Schicht
aus Kupferfolie aufweist. Wenn die Dicke des inneren Leitermusters
weniger als das Fünffache
der Dicke der ultradünnen
Kupferfolie beträgt,
kann das innere Leitermuster nicht der Hitze standhalten, die durch
Bestrahlung mit einem Laserstrahl zur Bildung eines Lochs erzeugt
wird, wodurch im Ergebnis das Leitermuster schwer beschädigt werden
kann, und die innere Harzschicht unter dem inneren Leitermuster
anschwellen kann.
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Die
Durchgangslöcher 5 werden
sowohl in der äußeren Schicht
aus Kupferfolie 1 als auch in der isolierenden Harzschicht 2 gleichzeitig
durch Bestrahlen der mehrschichtigen Platte (a) mit dem Laserstrahl,
wie in 1(i) dargestellt, gebildet,
wodurch eine mehrschichtige Platte (b) mit einem Loch erhalten wird
(siehe 1(ii)). Bevorzugt wird ein Kohlendioxidlaser
verwendet; die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Laser beschränkt. Nach
Bildung des Loches durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl kann gegebenenfalls
eine Behandlung zur Entfernung von Verschmutzungen durchgeführt werden.
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Nach
Bildung jedes Durchgangsloches 5 wird die mehrschichtige
Platte (b) mit dem Loch unter Verwendung einer Kupferpyrophospat-Galvanisierungslösung (beispielsweise
OPC-750 Electroless Copper Plating Solution, hergestellt von Okuno
Seiyaku Co., Ltd.) bei einer Lösungstemperatur
von 20–25°C für 15–20 Minuten
einer chemischen Beschichtung unterzogen, wodurch ein chemischer
Kupferniederschlag mit einer Dicke von etwa 0,1 μm gebildet wird. Die chemisch
abgeschiedene Kupferschicht wird ebenso auf der Harzoberfläche jedes
Durchgangsloches 5 ausgebildet. Danach kann eine Galvanisierungslösung, enthaltend 30–100 g/l
Kupfer und 50–200
g/l Schwefelsäure,
bei einer Temperatur von 30–80°C mit einer
Kathodenstromdichte von 10–100
A/dm2 verwendet werden, um eine äußere Kupferschicht 6 mit
einer Dicke von 5–35 μm, wie in 1(iii) dargestellt, zu bilden. Die äußere Kupferschicht 6 wird
ebenso auf der Harzoberfläche
des Durchgangsloches 5 galvanisch abgeschieden. Die äußere Schicht
aus Kupferfolie 1 besitzt eine starke Haftfestigkeit mit
der isolierenden Harzschicht 2. Da die äußere Kupferschicht 6 eine
starke Haftfestigkeit zu der äußeren Schicht
aus Kupferfolie aufweist, ist somit die Haftfestigkeit zwischen
der isolierenden Harzschicht und der äußeren Kupferschicht 6 höher als
wenn die äußere Kupferschicht 6 direkt
auf der Harzschicht 2 galvanisch abgeschieden würde.
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In
einem typischen Verfahren wird ein Photoresist (beispielsweise Microposit
2400, hergestellt von Shiplay Co., Ltd.) auf die Oberfläche der äußeren Kupferschicht 6 bis
zu einer Dicke von etwa 7 μm
aufgetragen und getrocknet. Anschließend wird das Photoresist Bestrahlung
durch eine Photomaske mit einem vorbestimmten Leitermuster ausgesetzt,
um einen exponierten Teil und einen nicht exponierten Teil zu bilden.
Nach der Bestrahlung wird das Photoresist unter Verwendung 10%iger
KOH-Lösung
entwickelt, wodurch Kupfer teilweise exponiert wird und ein Resistmuster 8 bildet
(siehe 1(iv)). Das exponierte Kupfer
wird dann unter Verwendung einer Lösung, enthaltend 100 g/l CuCl2 und 100 g/l freie Salzsäure, bei einer Temperatur von
50°C säuregeätzt, um
die äußere Schicht
aus Kupferfolie 1 und die äußere Kupferschicht 6 teilweise
aufzulösen, wodurch
das äußere Leitermuster 7 gebildet
wird. Das so erhaltene äußere Leitermuster 7 ist
elektrisch mit einer Kontaktfläche 9 in
dem inneren Leitermuster 3 verbunden.
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Schließlich wird
das auf jedes äußere Leitermuster 7 aufgetragene
Photoresist bei einer Temperatur von 50°C unter Verwendung 3%iger NaOH-Lösung entfernt,
wodurch eine mehrschichtige gedruckte Leiterplatte, wie in 1(v) dargestellt, erhalten wird.
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Die
Dicke der äußeren Schicht
aus Kupferfolie 1 ist besonders dünn, wodurch die Ätzleistung
bemerkenswert verbessert wird und ein feines Leitermuster leicht
hergestellt werden kann.
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Als
weiteres Verfahren wird ein Leiterbild-Galvanisierungsverfahren
oder ein Semi-Additivverfahren, wie in 2 dargestellt,
beschrieben. Die 2(i) und (ii) entsprechen
den 1(i) beziehungsweise (ii). Auf die
mehrschichtige Platte (b) mit einem Durchgangsloch 5 wird
ein Photoresist aufgetragen oder laminiert und durch eine Photomaske
exponiert und anschließend
entwickelt, wodurch ein Photoresistmuster 8 gebildet wird. Dieses
exponiert die äußere Schicht
aus Kupferfolie 1 an der/den Position(en), die dem äußeren Leitermuster entsprechen,
und das innere Leitermuster entsprechend einer Kontaktfläche 9 (siehe 2(iii)). Die Kupferschicht 6 wird durch
chemisches Beschichten und anschließendes Galvanisieren, wie oben
beschrieben, hergestellt, wodurch eine äußere Kupferschicht 6 gebildet
wird, die sowohl das innere als auch das äußere Leitermuster kontaktiert
(siehe 2(iv)). Bei Entfernen des Photoresists
unter Verwendung 3%iger NaOH-Lösung
nach den Galvanisierungsstufen wird das Leitermuster 7 gebildet
und die äu ßere Schicht
aus Kupferfolie 1 auf der Harzschicht 2 zwischen
den Kupferleitungen exponiert (siehe 2(v)).
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Da
die äußere Schicht
aus Kupferfolie 1 in der vorliegenden Erfindung sehr dünn ist im
Vergleich zu dem äußeren Leitermuster 7,
ist es möglich,
die äußere Schicht
aus Kupferfolie zwischen den Leitungen zu entfernen, ohne das äußere Leitermuster 7 durch
Verzinnung zu schützen,
da bei Verwendung einer Säureätzlösung, wie
beispielsweise Kupferchlorid oder Eisenchlorid, nur eine kurze Zeit
erforderlich ist (siehe 1(v)). Die
Unterätzung
der Leitungen wird reduziert und die Genauigkeit der Leitermuster
verbessert.
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Die
vorliegende Erfindung kann ebenso auf einen inneren Kern mit drei
oder mehreren Schichten angewendet werden. Zudem kann eine Schicht,
in der ein Durchgangsloch durch einen Laser wie oben beschrieben
gebildet wurde, mehrlagig ausgebildet werden, indem die Stufen der
Laminierung, der Bildung eines Loches durch einen Laser, der Plattierung
und der Musterbildung wiederholt werden. Aus diesem Grund kann die vorliegende
Erfindung auf die Herstellung von mehrlagigen gedruckten Leiterplatten
mit jeglicher Anzahl von Schichten angewendet werden.
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Nachdem
die ultradünne
Kupferfolie, die von einem Träger
getragen wird, in der vorliegenden Erfindung an den inneren Kern
gebunden und der Träger
entfernt wurde, kann eine feine Aufrauungsbehandlung auf der äußeren Oberfläche der
Kupferfolie unter Verwendung bekannter Verfahren, wie Schwarzoxid-Behandlung,
eine Behandlung zur Herstellung roten Kupferoxids oder eine "MECetchBOND"-Behandlung, hergestellt von
Meck Co., Ltd., durchgeführt
werden, um die Absorption des Lasers zu verbessern und die Bildung
des Loches mit dem Laser zu erleichtern.
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Der
in der vorliegenden Erfindung verwendete Laser ist nicht besonders
eingeschränkt;
es können
verschiedene Kohlendioxidlaser, wie beispielsweise NLC-1B21, hergestellt
von Hitachi Seiko Co., Ltd., IM-PACT MODEL
L500, hergestellt von Sumitomo Juki Co., Ltd., oder ML 505DT, hergestellt
von Mitshubishi Denki Co., Ltd., verwendet werden.
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Wirkung der Erfindung
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Wie
oben beschrieben, können
gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung mehrschichtiger gedruckter Leiterplatten Durchgangslöcher direkt
gebildet werden, ohne zunächst
vor der Bestrahlung mit einem Laserstrahl ein Loch auf der Oberfläche der
Kupferfolie zu bilden; im Ergebnis wird die Produktivität der mehrschichtigen
gedruckten Leiterplatte beträchtlich
verbessert.
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Die
vorliegende Erfindung wir im Folgenden anhand der Beispiele und
Vergleichsbeispiele genauer beschrieben.
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Beispiel 1
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Die
in Tabelle 1 angegebene Epoxidharzzusammensetzung wurde auf eine
Oberfläche
einer ultradünnen
Kupferfolie, die von einem Träger
getragen wurde (Trägerkupferfolie),
aufgetragen, wobei eine organische Trennschicht (Carboxybenzotriazol)
zwischen der Trägerkupferfolie
und der ultradünnen
Kupferfolie vorlag (Dicke der Trägerkupferfolie:
35 μm, Dicke
der ultradünnen
Kupferfolie: 4 μm).
Die Dicke der Epoxidharzzusammensetzung betrug 60 μm. Die beschichtete
Kupferfolie wurde in einem Ofen 8 Minuten bei einer Temperatur von
135°C bis
zum halb gehärteten
Zustand getrocknet, wodurch eine beschichtete Verbundkupferfolie
erhalten wurde.
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Als
Nächstes
wurden unter Verwendung konventioneller Verfahren innere Leitermuster
mit einer Dicke von 18 μm
auf den gegenüberliegenden
Oberflächen
einer FR-4-Matrix (R-1766, hergestellt von Matsushita Denko Co.,
Ltd.) mit einer Dicke von 0,5 mm ausgebildet, wodurch ein innerer
Kern erhalten wurde. Dann wurden die Leitermuster einer Schwarzoxid-Behandlung
unterzogen. Die harzbeschichtete Verbundkupferfolie wurde auf jede
der gegenüberliegenden
Oberflächen
der inneren Leitermuster derart laminiert, dass sich die Harzoberfläche zwischen
der ultradünnen
Kupferfolie und dem inneren Leitermuster befand. Die Laminierung wurde
60 Minuten bei einer Temperatur von 180°C und unter einem Druck von
20 kg/cm2 unter Verwendung einer Vakuumpresse
durchgeführt.
Nach Abziehen des Trägerteils
von der Kupferfolie wurde eine vierschichtige Platte mit eingebetteten
inneren Leitermustern erhalten.
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Es
wurden vier Impulse eines Kohlendioxidlasers (ML 505DT, hergestellt
von Mitsubishi Denki Co., Ltd.) bei einer vorbestimmten Position
auf die Kupferfolienoberfläche
der äußeren Schicht
der oben beschriebenen vierschichtigen Platte ausgesendet und dadurch
ein Loch gebildet. Der Durchmesser des Laserstrahls betrug 220 μm, der elektrische
Strom betrug 12A und die Pulsbreite 50 μsec.
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Beispiel 2
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Eine
Kupferfolie mit einer Dicke von 35 μm wurde auf jede der gegenüberliegenden
Oberflächen
einer FR-4-Matrix (R-1766, hergestellt von Matsushita Denko Co.,
Ltd.) mit einer Dicke von 0,5 mm als Kernmaterial laminiert. Unter
Verwendung konventioneller Verfahren wurden innere Leitermuster
aus der Kupferfolie gebildet, anschließend wurde eine Schwarzoxid-Behandlung
durchgeführt.
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Als
Nächstes
wurden zwei Lagen einer Kupferfolie mit einem Aluminiumträger (UTC40E9,
hergestellt von Mitsui Mining & Smelting
Co., Ltd.), die durch galvanisches Abscheiden von Kupfer mit einer
Dicke von 9 μm
auf einem 40 μm
dicken Aluminiumträger
hergestellt worden waren, auf die inneren Leitermuster mit einer dazwischenliegenden
Isolierschicht aus FR-4-Glas-Epoxy-Prepreg (R-1661, hergestellt
von Matsushita Denko Co., Ltd.) mit einer Dicke von 0,1 mm laminiert.
Nach dem Laminieren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel
1 wurde alkalisches Ätzen
mit 5%iger NaOH-Lösung
angewendet, um den Aluminiumträger
aufzulösen,
wodurch eine vierschichtige Platte mit eingebetteten inneren Leitermustern
hergestellt wurde.
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Als
Nächstes
wurde eine Kupferchloridlösung
auf die vierschichtige Platte aufgetragen und die gesamte Oberfläche der äußeren Kupferfolie
bis zu einer Dicke von 4 μm
teilweise aufgelöst.
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Es
wurden sieben Schüsse
eines Laserstrahls auf eine vorbestimmte Position der äußeren Kupferfolienoberfläche wie
in Beispiel 1 ausgesendet, um ein Loch zu bilden.
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Vergleichsbeispiel 1
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Beispiel
1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass Kupferfolie (3EC, hergestellt
von Mitsui Mining & Smelting
Co., Ltd.) mit einer Dicke von 9 μm
anstelle der in Beispiel 1 verwendeten ultradünnen Kupferfolie mit einem
Träger
als äußere Kupferfolie
verwendet wurde. Epo xidharz wurde auf die Oberfläche der Folie wie in Beispiel
1 aufgetragen, um eine mit Harz beschichtete Kupferfolie zu erhalten.
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Als
Nächstes
wurden innere Leitermuster mit einer Dicke von 35 μm auf den
gegenüberliegenden Oberflächen einer
FR-4-Matrix (R-1766,
hergestellt von Matsushita Denko Co., Ltd.) mit einer Dicke von
0,5 mm aufgebildet, um einen inneren Kern zu erhalten; dann wurde
eine Schwarzoxid-Behandlung durchgeführt. Die mit Harz beschichtete
Kupferfolie wurde auf jede der gegenüberliegenden Oberflächen der
inneren Leitermuster des inneren Kerns derart laminiert, dass die
Harzoberfläche
an die inneren Leitermuster angrenzte; anschließend wurden die gleichen Stufen
wie in Beispiel 1 durchgeführt,
wodurch eine vierlagige Platte mit eingebetteten inneren Leitermustern
erhalten wurde.
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Obwohl
acht Impulse eines Kohlenstoffdioxidlasers unter den gleichen Bedingungen
wie in Beispiel 1 auf eine vorbestimmte Position der äußeren Schicht
aus Kupferfolie angewendet wurden, war die Form der Durchgangslöcher ungleichmäßig, und
an manchen Positionen konnte kein Loch gebildet werden. Wenn die Anzahl
der Impulse erhöht
wurde, wurde das Harz durch die Wärme des Lasers schwer beschädigt. Selbst wenn
ein Durchgangsloch gebildet werden konnte, wurde in dem Harz zwischen
der Kupferfolie und der Harzmatrix ein größeres Loch im Vergleich zu
der Öffnung
in der Kupferfolienoberfläche
gebildet, das heißt,
die Kupferfolie wurde unterschnitten, was zu beträchtlichen
Schwierigkeiten bei der Plattierung des Lochs in den nachfolgenden
Stufen führte.
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Vergleichsbeispiel 2
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Zwei
Lagen FR4-Glas-Epoxy-Prepreg (R-1661, hergestellt von Matsushita
Denko Co. Ltd.,) mit einer Dicke von 0,1 mm wurden auf die raue
Oberflächenseite
einer Kupferfolie (3EC, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co.,
Ltd.) mit einer Dicke von 9 μm
gelegt. Eine weitere Lage Kupferfolie mit einer Dicke von 9 μm wurde auf
die FR4-Glas- Epoxy-Prepreg-Lagen
mit ihrer rauen Oberfläche
in Richtung Prepreg gelegt. Die überlagerten
Lagen aus FR-4-Glas-Epoxy-Prepreg und Kupferfolien wurden 60 Minuten
bei einer Temperatur von 180°C
und unter einem Druck von 15 kg/cm2 mittels
einer Vakuumpressvorrichtung laminiert, wodurch eine doppelseitige
Platte erhalten wurde, bei der die Kupferfolien auf die Außenseite
eines FR-4-Prepregs laminiert waren.
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Nach
Ausbildung innerer Leitermuster mit einer Dicke von 9 μm auf den
gegenüberliegenden
Oberflächen
der Kupferfolie der doppelseitigen Platte unter Verwendung der gleichen
Verfahren wie in Beispiel 1 wurde eine Schwarzoxid-Behandlung durchgeführt. Dann
wurde unter Verwendung der harzbeschichteten ultradünnen (4 μm) Kupferfolien
mit einem Träger,
die wie in Beispiel 1 hergestellt worden waren, auf jede der gegenüberliegenden
Oberflächen
der Stromkreise unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1
laminiert. Nach Abziehen des Trägers
wurde eine vierschichtige Platte mit eingebetteten inneren Leitermustern
erhalten.
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Es
wurde die gleiche Anzahl von Impulsen eines Laserstrahls unter den
gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 an vorbestimmten Positionen
der äußeren Schicht
der Kupferfolienoberfläche
der vierschichtigen Platte angewendet.
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In
ihrem Aussehen glichen die Löcher
denen, die in Beispiel 1 gebildet worden waren. In einem Querschnitt
wurde jedoch zwischen den inneren Leitermustern und der inneren
Harzschicht an den Stellen, wo Laserbestrahlung stattgefunden hatte,
Delaminierung beobachtet. Diese Delaminierung entwickelte sich aufgrund
der Wärme
der Zinnaufschmelzung weiter und könnte letztendlich zu einem
Brechen in den Leitungswegen durch die Löcher führen, was ein schwerwiegender
Fehler wäre.